JPH0462310A - 廃棄物の流動層燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、廃棄物の流動層燃焼方法に関し、特に都市ご
み等のように経時的に量および質が異なる可燃物を流動
層の形成下に燃焼させる燃焼方法に関する。

〔従来の技術］ 従来、都市ごみ等を焼却する流動層燃焼炉の問凹点の一
つとして、供給されるごみの量および質の時間変動に伴
って排ガス中に未燃分が残り、黒煙または一酸化炭素等
の有害ガスを生成するという間駐がある。これは炉の規
模が小さくなる程、ごみの大小の影響が大きく、大きな
問題となる。

これを解決するために、供給されるごみの量および質に
応じて予め空気量その他を先行制御する方法や、ごみを
細かく破砕して定量的に炉内へ投入する方法が提案され
ているが、設計上の制約が多く、実用化は困難であった
。

上記流動層焼却における未燃分の発生は、流動層炉にお
いては燃焼速度がきわめて速いために起こる問題であり
、また古くから用いられているストーカ−炉などの機械
炉においては、コンベア等によりごみがゆっくりと火炉
内に供給されるので、未燃分の発生は比較的少なかった
。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記流動層燃焼装置に特有の問題を解
決し、流動層炉内に投入する廃棄物の量、質の時間的変
動があっても、これに左右されずに緩慢な燃焼速度で廃
棄物を完全に燃焼させ、また炉内空塔部における未燃ガ
スの濃度分布を平均化して炉外へのＣＯガス等の排出を
防止することができる流動層燃焼方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段］ 本願の請求項（１）記載の発明は流動層部に１次空気の
供給ノズルを多数有する散気管を多数配列した流動層炉
を用い、該散気管から１次空気を供給して廃棄物を燃焼
させ、さらに空塔部で２次空気の供給下に燃焼ガス中の
未燃分を燃焼させる廃棄物の流動層燃焼方法において、
前記各散気管に開閉ダンパを含む空気供給量調節手段を
設け、空気流量Ｕ。と最少流動化空気量Ｕｍｆとの比Ｕ
。

／Ｕｍ、がダンパ開時に１．４〜４、ダンパ閉時に０゜
５〜２の範囲になるように、それぞれ１〜１０秒および
１０〜１００秒の間隔でダンパ開閉を行うとともに、上
記２次空気の１部を流動層の直上部に送入し、これによ
り燃焼気体と２次空気を均一に混合することを特徴とす
る廃棄物の流動層燃焼方法である。

請求項（２）記載の発明は、請求項（１）記載の発明に
おいて、さらに２次空気の残りを前記空塔部で気体の流
れ方向に沿って２個所以上から送入することを特徴とす
る廃棄物の流動層燃焼方法である。

また請求項（３）記載の発明は、請求項（１）または（
２）において、２次空気の導入部に気体混合装置を設け
、燃焼ガスと２次空気との混合を促進することを特徴と
する廃棄物の流動層燃焼方法である。

さらに請求項（４）に記載の発明は請求項（１）または
（２）において、２次空気が導入される空塔部の対向す
る壁にガスの進行方向に沿って交互に気体分割部材を設
け、ガス流が分割されながら、ジグザグ状を呈して流れ
、２次空気との混合を促進することを特徴とする廃棄物
の流動層燃焼方法である。

本発明において、燃焼される可燃物は、都市ごみ等のよ
うに経時的に量および質が異なるもので、嵩密度、水分
量、発熱量等が経時的に変化するものが好適である。都
市ごみの他にこのように量および質が異なる可燃物であ
ればいずれも本発明を通用することができ、これらの例
としては汚泥、鉱石等が挙げられる。

本発明においては、燃焼用１次空気を供給する散気管に
開閉ダンパを設け、１次空気の流量Ｕ０と流動化最少空
気量Ｕｍｆとの比Ｕ。／Ｕ、ｆがダンパ開時に１．４〜
４、ダンパ閉時に０．５〜２の範囲になるように、それ
ぞれ１〜１０秒および１０〜１００秒の間隔でダンパ開
閉を行うものであるが、上記ダンパ開の時間が１秒未満
では流動化用空気による攪拌が不充分であり、またダン
パ開の時間が１０秒を越えると、燃焼に寄与する空気が
過剰になり、Ｃ○低減効果が得られなくなる。またダン
パ開時のＵ　Ｏ／　Ｕ　ｆｆ１ｆが４を越えると流動化
用空気を過剰に供給することになり、運転コストが上昇
し、また燃焼ガスに灰が同伴され易くなる。

方、ダンパ開時のＵ　ｏ　／　Ｕ　−＝が１．４未満の
場合は流動層の攪拌効果が充分ではなくなる。さらにダ
ンパ閉の場合、その閉止時間が１０秒未満ではＣ０低減
効果が充分でなく、また１００秒を越えると、流動層内
に温度むらを生じ、局部的な過熱が進んでクリンカ等を
生じる。さらにダンパ閉時のＵ、／Ｕ、、、が２を越え
るとＣＯ低減効果がなくなり、また０、５未満では廃棄
物の燃焼に必要な空気量を確保できなくなる。上述のダ
ンパ開閉時間とＵ　Ｏ／　Ｕ　、、、ｆの好ましい範囲
は、Ｕｏ／Ｕ−ｒ２．０〜３．０テダンハ開３〜７秒、
Ｕ　ｏ　／　Ｕ　、１ｔが０．５〜１゜５でダンパ閉３
０〜６０秒である。

本発明において、１次空気を前記の基準に従って供給す
ることにより、好ましい緩慢な燃焼状態が得られるが、
さらに好ましい燃焼状態を得るためには、流動層部の温
度を５５０〜８００°Ｃの範囲（好ましくは６００〜７
５０°Ｃ）となるように助燃料または水を適量供給して
制御することが好ましい。

本発明においては、流動部での緩慢な間欠燃焼の際に発
生する未燃分を空塔部で２次空気により完全燃焼させる
が、この際、２次空気の１部を流動層の直上部に送入し
、これにより未燃ガスと２次空気を均一に混合し、ＣＯ
等の未燃ガスの断面方向の濃度分布をなくし、その炉外
への排出を防止することができる。

上記流動層の直上部、すなわち空塔部入口に２次空気の
１部を送入する手段としては、例えば丸型炉の場合、炉
壁円周方向の２個所以上がら旋回流を生ずるように２次
空気導入管を設けることが望ましい。これによって流動
層部がら出てくる気体の流れ中に存在する未燃分の断面
方向の濃度分布を急速に解消し、均一組成の気体流れと
することができる。２次空気の１部は全体の２次空気量
の５〜３０％が好ましい。なお、流動層の直上部に２次
空気の全部を導入すると、未燃分が急速に燃焼し、ＮＯ
ｘを発生の原因となる。

次に上述のように均一に混合したガス中に２次空気の残
りを吹込んで未燃分を完全燃焼させるが、２次空気の残
りをガスの流れ方向に沿って２個所以上から送入するこ
とが望ましいが、その手段としては、多数の小孔を長手
方向に有する空気導入管を、複数本空塔部の長手方向に
並列に設けたり、またはリング状の空気導入管を空塔部
の長手方向に多段に設けたりする態様があげられる。空
塔部入口から上昇する気体に対し、２次空気の残部を上
述のように空塔部の長手方向に沿って段階的に噴き出し
混合すると、空塔郡全体において必要とする２次空気を
混合が十分な状態でまんべんなく導入することができ、
未燃物の完全燃焼を図り、その炉外排出を防止すること
ができる。

なお、上記流動層の直上部およびその上の空塔部で導入
する２次空気としては、通常のフレ・ンシュエアのほか
、燃焼排ガスのような酸素濃度の低い空気を用いること
ができる。例えば流動層の直上部に吹き込む２次空気は
気体の均一交互を第一の目的とするため、酸素濃度は極
端には０であってもよく、またその上の空塔部で供給す
る２次空気としては、空気に燃焼排ガス一部を混合し、
酸素濃度たとえば１０〜２１％程度にしたものを用いる
ことができる。このような酸素濃度の低い空気を用いる
ことはＮＯｘ抑制という副次的効果がある。上述のよう
に、本発明によれば、廃棄物の緩慢な間欠燃焼によって
廃棄物の量、譬の時間的変動があっても安定した状態で
燃焼させることができ、未燃ガス等の発生を可及的に防
止するとともに、その燃焼排ガス中の未燃分の完全燃焼
を図り、さらにＮＯｘ発生をも抑制することができる。

さらに本発明においては、空塔部（好ましくは２次空気
導入部）に気体と２次空気との混合を促進するための気
体を多数の流れに分割し、再び合流させる格子状物のよ
うな気体混合装置を設けたり、また空塔部にガスの混合
を促進するための邪魔板、例えば空塔部の対向する壁に
交互に気体分割部材、例えば第７図に示すような管列３
８を設け、気体流が分割されながらジグザグ状を呈して
流れるようにし、空塔部における燃焼をさらに促進する
ことができる。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

〔実施例］ 第１図は、本発明を実施するための流動層燃焼装置の一
例を示す平面断面図、第２図はその正面断面図である。

この装置は、流動層燃焼装置の炉本体ｌと、該炉本体１
内に１次空気を送入するためのブロア１５と、該ブロア
１５により送入される１次空気を管８．９、バルブ１１
および７を介して炉１内に導入する散気管とを有してお
り、該散気管５には、それぞれ管８から分岐された、バ
ルブ１３を通してオフ時の空気を導入するためのバイパ
ス管９Ａが付設されている。さらにこの装置は、流動層
３に挿入された温度検出器１７と、該流動Ｎ３の上面に
向くように配置された助燃料（例えば油）または水の供
給ノズル２３と、上記温度検出器１７で検出された温度
が所定範囲（５５０〜８００°Ｃ）になるように弁２１
および２２から適当量の助燃料または水を供給する温度
制御ライン２０と、流動層の直上部（空塔部入口）に設
けられた２次空気の導入管３６を有している。

散気管５のオン−オフ制御はバルブ７（制御弁）により
例えば第８図、第９図に示されるようなパターンに従っ
てオン−オフを繰返し、一方管９Ａにはバルブ１３を介
して上記オン−オフにかかわらず、常に一定量の空気が
供給される。

なお、オフ時の空気の供給は、第１図に示すようなバイ
パス管９Ａを用いずに、第３図に示すようにローリミツ
ター付きの制御弁７Ａを管９にそれぞれ設け、第１図と
同様に制御してもよい。この場合制御弁７Ａのオフ時に
は、ローリミソターがはたらき、常に一定量の空気が流
れることになる。

第１図の装置における空気量制御は、まず弁１３を開け
てライン９Ａより各散気管５に燃焼に最低限必要な空気
量、すなわち第４図に示すダンパ閉時のＵ。／Ｕｍｆの
下限より上に相当する１次空気を供給しておき、さらに
各散気管５のダンパ制御弁７を調節し、ダンパ開時およ
びダンパ閉時にＵｏ／Ｕｍｆが第４回に示す斜線の範囲
内に入るように調整する。また第２図の温度検出器１７
により温度を連続測定し、流動層温度が５５０〜８００
°Ｃの範囲内に入るように制御する。すなわち、流動層
温度が８００°Ｃを越えようとするときには、制御ライ
ン２０により水の流量調節弁２２が開き、適当量の水が
流動層に注入され、流動層を冷却する。一方、流動層温
度が５５０　’Ｃより以下に低下する場合には、助燃料
の流量調節弁２１が同様に開き、適当量の助燃料が供給
され、その燃焼熱により流動層温度を所定値に復帰する
。

その他の流動層の条件としては、流動媒体である砂の平
均径は小さい方が好ましいが、−ｉには１、５〜０．３
　ｔｔｍ、好ましくは０．３〜０．８　ｍｍである。

なお流動化用１次空気には適当な割合で燃焼排ガスを混
入してもよい。

上述のような流動層部の緩慢燃焼によりＣＯ等の未燃物
の発生はかなり抑制されるが、本発明は、従来の流動層
燃焼装置において、流動層上部（空塔部入口）における
未燃ガスの断面方向の濃度分布が第１０図（ａ）に示す
ように不均一になることから、これを解決するために、
流動層直上部に２次空気の導入管３６を開口させ、ここ
から２次空気をを導入して、未燃物と２次空気の均一混
合を図っている。第１０図（ｂ）は流動層直上部への２
次空気の導入によって均一化された未燃ガスの濃度分布
の１例を示したものである。

第５図は、丸型炉の場合の本発明の２次空気の供給方法
の１例を示すもので、この場合２次空気の一部３６は流
動層３の直上部（空塔部下部入口）に第６図に示すよう
に炉内円周方向に旋回流を生しるように導入させ、ここ
で２次空気（主として燃焼排ガス）と未燃物との混合が
促進され、空塔部上部３２に達し、ここで多段に設けら
れた２次空気供給管３０がら供給される空気と混合され
、気体中の未燃分が完全燃焼される。

第７図は、空塔部に気体の混合を促進するための気体分
割部材の一例として、対向する壁に交互に中空管列３８
を設けた例を示すものである。空塔部の気体は２次空気
の供給下に管列によって断面方向に分割、合流を繰返す
とともに、矢印４゜のようにジグザグ流れを形成して空
塔部を上昇し、気体の混合が促進され、未燃分が完全燃
焼される。

〔発明の効果］ 請求項（１）記載の発明によれば、簡単なオンーオフ制
御方弐により流動層炉を用い、流動層温度を所定範囲内
に制御して廃棄物をマイルド燃焼させることにより、そ
の際、ごみの性状、大小、形状等によらずに未燃分の発
生が極めて少ない条件下で廃棄物を完全燃焼させ、また
空塔部入口における未燃物の断面方向の濃度分布を均一
化して未燃物の酸化を容易にし、炉外への排出を防止す
ることができる。このため、小規模の燃焼炉でも、燃焼
ガス中に未燃分がほとんど含まれず、黒煙等の発生がな
く、安定した条件で運転することができ、ボイラ等の場
合には蒸気発生量が安定化する。

また空気比が通常の流動層燃焼装置よりも低めに設定す
ることができるので、排ガス量が少なくなる。さらに可
燃物の量、質によらずに安定した燃焼を行うことができ
るので、都市ごみ等の流動層焼却の場合に通常前置され
る破砕機等の予備処理装置は不要になる。また機械炉の
場合に生しるようなヒートスポット、溶着等の問題も燃
焼条件を選択することによって容易に回避することがで
き、運転の許容範囲も広いことから、可燃物に対する燃
焼条件の選択の範囲も大幅に拡大され、大、中、小いず
れの規模の流動層燃焼炉においても適用することができ
る。

さらに請求項（２）ないしく４）記載の発明によれば、
前記効果に加えて、空塔部における２次空気との混合を
さらに促進し、未燃物の完全燃焼とともにその炉外への
放出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための流動層燃焼装置の一
例を示す平面断面図、第２図は、その正面断面図、第３
図は、本発明の他の実施例を示す流動層燃焼装置の平面
断面図、第４図は、本発明の燃焼方法における数値範囲
を示す図、第５図は、本発明における２次空気の供給方
法の一例を説明する図、第６図は、その■−〜１線に沿
った矢視断面図、第７図は本発明における２次空気の混
合方法の一例を示す説明図、第８図および第９図は本発
明の実施例における１次空気供給のオンオフパターンを
示す説明図、第１０図（ａ）、（ｂ）は、流動層直上部
における炉断面方向の未燃ガス濃度分布を模式的に示す
図である。 ■・・・炉本体、２・・・燃焼室、３ 気板、５・・・散気管、６・・・風箱、弁〕、７Ａ−・
・制御弁、８．９、 隔壁、１１．１３・・・バルブ、１ ア。 ・・・流動層、４・・・敗 ７・・・バルブ（制御」 ９Ａ・・・管、１０・・・ ５・・・１次空気プロ 第１図 出順人三井造船株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 第２図 第 図 第 図 第 図 第 図 第５ 図 第 図 ↑ 第１０図 （ａ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動層部に１次空気の供給ノズルを多数有する散
   気管を多数配列した流動層炉を用い、該散気管から１次
   空気を供給して廃棄物を燃焼させ、さらに空塔部で２次
   空気の供給下に燃焼ガス中の未燃分を燃焼させる廃棄物
   の流動層燃焼方法において、前記各散気管に開閉ダンパ
   を含む空気供給量調節手段を設け、空気流量Ｕ＿０と最
   少流動化空気量Ｕ＿ｍ＿ｆとの比Ｕ＿０／Ｕ＿ｍ＿ｆが
   ダンパ開時に１．４〜４、ダンパ閉時に０．５〜２の範
   囲になるように、それぞれ１〜１０秒および１０〜１０
   ０秒の間隔でダンパ開閉を行うとともに、上記２次空気
   の１部を流動層の直上部に送入し、これにより燃焼気体
   と２次空気を均一に混合することを特徴とする廃棄物の
   流動層燃焼方法。
2. （２）請求項（１）記載の発明において、さらに２次空
   気の残りを前記空塔部で気体の流れ方向に沿って２個所
   以上から送入することを特徴とする廃棄物の流動層燃焼
   方法。
3. （３）請求項（１）または（２）において、２次空気の
   導入部に気体混合装置を設け、燃焼ガスと２次空気との
   混合を促進することを特徴とする廃棄物の流動層燃焼方
   法。
4. （４）請求項（１）または（２）において、２次空気が
   導入される空塔部の対向する壁にガスの進行方向に沿っ
   て交互に気体分割部材を設け、ガス流が分割されながら
   、ジグザグ状を呈して流れ、２次空気との混合を促進す
   ることを特徴とする廃棄物の流動層燃焼方法。